廣東金坑銅錫鉛鋅礦床成巖成礦時(shí)代及成因探討

廖 靜, 郭麗榮, 錢(qián)龍兵

(廣東省有色金屬地質(zhì)局 九三一隊(duì),廣東 汕頭 515041)

金坑銅錫鉛鋅礦床位于蓮花山斷裂帶中部,是粵東地區(qū)近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一處中型銅錫多金屬礦床,探獲資源量銅、鉛鋅、錫、銀均達(dá)中型規(guī)模,有望達(dá)到大型規(guī)模。本次研究在詳細(xì)的野外地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上,采用LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年法和輝鉬礦Re-Os同位素定年法對(duì)礦區(qū)與成礦有關(guān)的巖漿巖及與錫石共生的輝鉬礦進(jìn)行了分析,結(jié)合巖漿巖地球化學(xué)特征,討論了該礦床的成因類(lèi)型。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

金坑礦區(qū)位于武夷成礦帶南段,蓮花山斷裂帶南西段錫銅多金屬礦整裝勘查區(qū)北部[1],位于蓮花山主峰地段北山嶂—九龍嶂動(dòng)力變質(zhì)帶[2],其間廣泛發(fā)育糜棱巖帶、糜棱巖化帶、壓碎角礫巖帶、片理帶及劈理帶,常常伴有熱蝕變。區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造線方向?yàn)?0°～40°,以斷裂構(gòu)造為主。卷入該變質(zhì)帶的地層主要有晚三疊世—晚侏羅世沉積巖及火山巖,總體走向30°～35°,傾向SE,傾角30°～50°。區(qū)內(nèi)巖漿巖發(fā)育,巖體分布受區(qū)域NE、EW、NW向斷裂構(gòu)造控制。主要有燕山三期的嵩頭各安巖體,燕山四期的龍獅寨巖體、水口寨巖體、湯輋巖體、紫微山巖體。本區(qū)礦點(diǎn)較密集,主要為銅錫礦,其次有鎢礦、鉛鋅多金屬礦床。

2 礦床地質(zhì)特征

礦區(qū)出露地層為中上侏羅統(tǒng)熱水洞組火山熔巖及火山碎屑巖,主要包括英安流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r、流紋斑巖及石英斑巖。地層走向30°～50°,傾向SE,傾角20°～40°。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造為區(qū)域斷裂派生的次一級(jí)斷裂,可分為NE向、NW向和近SN向三組。礦區(qū)動(dòng)力變質(zhì)強(qiáng)烈,主要表現(xiàn)為強(qiáng)烈的片理化帶,形成極其發(fā)育的層間滑動(dòng)構(gòu)造,主要構(gòu)造線方向與區(qū)域深斷裂一致,為30°～40°,局部有變化,成為主要的容礦空間,礦體形態(tài)產(chǎn)狀變化隨滑動(dòng)構(gòu)造的變化而變化。巖漿巖多出露于礦區(qū)西北部,主要為中粗粒黑云母花崗巖、細(xì)粒黑云母花崗巖、花崗閃長(zhǎng)斑巖、石英斑巖、閃長(zhǎng)巖和輝綠巖(圖1)。

金坑礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)礦脈54條,其中馬山區(qū)段43條,崆角區(qū)段4條,赤告嶺區(qū)段4條,黃竹嶂區(qū)段3條。以馬山區(qū)段為主,已發(fā)現(xiàn)V1、V4等礦體共43條,以銅礦體為主,形成北東走向長(zhǎng)1 500 m、寬800 m,最大延深約1 200 m,最大厚度約500 m的礦脈帶。主礦脈V1、V4幾乎呈NE—SW向貫穿馬山區(qū)段,V4長(zhǎng)1 350 m,斜深1 000 m,平均脈幅2.27 m;V1長(zhǎng)1 400 m,斜深850 m,平均脈幅1.59 m。礦體以細(xì)脈狀、浸染狀為主,局部團(tuán)塊狀,產(chǎn)于中上侏羅統(tǒng)熱水洞組第三巖性段中的流紋巖、流紋斑巖間的層間滑動(dòng)帶內(nèi),呈多層產(chǎn)出,在走向上不連續(xù),因厚度變化大而呈透鏡狀、脈狀。礦體總體產(chǎn)狀與地層一致,走向5°～40°,傾向SE,傾角25°～50°。

3 樣品分析方法

鋯石定年分析采用儀器為RESOlutionM-50激光剝蝕系統(tǒng)和Agilent 7500a型的ICP-MS聯(lián)機(jī),用He作為剝蝕物質(zhì)的載氣,采用標(biāo)準(zhǔn)鋯石TEMORA作為測(cè)年外標(biāo),所測(cè)元素激光斑束直徑為31μm,頻率為8 Hz,數(shù)據(jù)處理使用軟件ICPMSDateCal 10.1,鋯石的諧和年齡圖繪制和年齡計(jì)算采用軟件Isoplot3.0[3],詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析步驟和數(shù)據(jù)處理方法見(jiàn)文獻(xiàn)[4];輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年采用X7型ICP-MS 測(cè)定同位素比值,詳細(xì)測(cè)試、采用的相關(guān)參數(shù)及計(jì)算過(guò)程遵照Re-Os同位素測(cè)試的實(shí)驗(yàn)流程及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。

圖2 金坑礦區(qū)巖漿巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年圖解Fig.2 LA-ICP-MS zircon U-Pb dating of magmatic rocks in Jinkeng mining area

a.流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r;b.流紋斑巖;c.石英斑巖;d.花崗閃長(zhǎng)斑巖;e.中粗粒黑云母花崗巖;f.細(xì)粒花崗巖。

圖1 金坑礦區(qū)地質(zhì)圖Fig.1 Geological map of the Jinkeng mining area1.侏羅系上統(tǒng)熱水洞組;2.晚侏羅世中粗粒黑云母花崗巖;3.早白堊世細(xì)粒花崗巖;4.早白堊世花崗閃長(zhǎng)斑巖;5.花崗斑巖;6.閃長(zhǎng)巖;7.煌斑巖;8.輝綠巖;9.斷層;10.礦脈;11.地質(zhì)界線;12.勘探線及編號(hào)。

4 分析結(jié)果

4.1 LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年結(jié)果

通過(guò)對(duì)礦區(qū)主要巖石進(jìn)行LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年,結(jié)果表明,流紋質(zhì)晶屑凝灰?guī)r年齡為(157.2±1.0)Ma(圖2-a),流紋斑巖年齡為(154.1±1.2)Ma(圖2-b),石英斑巖年齡為(150.6±1.2)Ma(圖2-c),花崗閃長(zhǎng)斑巖年齡為(147.5±0.5)Ma(圖2-d),中粗粒黑云母花崗巖年齡為(144.1±0.5)Ma(圖2-e),細(xì)粒花崗巖年齡為(141.0±0.3)Ma(圖2-f)。

4.2 輝鉬礦Re-Os年齡

對(duì)礦床中與錫石毒砂共生的輝鉬礦進(jìn)行Re-Os同位素測(cè)年,結(jié)果為(141.3±1.0)Ma(圖3)。可見(jiàn),輝鉬礦Re-Os等時(shí)線年齡與細(xì)粒花崗巖結(jié)晶年齡非常接近,在誤差范圍內(nèi)一致。成巖成礦年代學(xué)表明,金坑礦區(qū)成巖作用均形成于燕山晚期的晚侏羅—早白堊世初期。

5 討論

5.1 成巖成礦時(shí)代

華南地區(qū)中生代Cu-(Mo)-W-Sn礦床與中生代花崗巖類(lèi)密切相關(guān)。Cu礦床主要與同熔型花崗巖有關(guān),而Mo、W、Sn既與同熔型花崗巖有關(guān),又與改造型花崗巖有關(guān)。Cu礦床主要發(fā)生在180～170 Ma、160～150 Ma以及105～90 Ma三個(gè)時(shí)期,W-Sn礦床集中于170～130 Ma和120～110 Ma,而Sn礦床則發(fā)育于170～150 Ma、130～110 Ma以及100～90 Ma三個(gè)時(shí)期。前人對(duì)粵東蓮花山斷裂帶中典型礦床錫多金屬礦的成礦年齡也做了相關(guān)測(cè)試工作,如梅縣玉水銅礦成礦年齡為150.04 Ma[5];惠來(lái)鐘丘洋銅錫多金屬礦成礦年齡為154.0 Ma[6];潮安厚婆坳錫多金屬礦成礦年齡為(145.44±1.88)Ma[7];揭西陶錫湖錫礦成礦年齡為139 Ma,海豐長(zhǎng)埔錫礦成礦年齡為141 Ma,海豐塘尾錫礦成礦年齡為137 Ma。

本文通過(guò)對(duì)礦區(qū)巖漿巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb定年和輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年,確定了金坑礦床的成巖和成礦年齡,該礦床成礦年齡為(141.3±1.0)Ma,細(xì)粒花崗巖的成巖年齡為(141.0±0.3)Ma。測(cè)試結(jié)果與華南地區(qū)和粵東地區(qū)中生代成巖成礦年齡相吻合。

5.2 成因討論

LA-ICP-MS鋯石U-Pb年齡結(jié)果顯示,礦區(qū)細(xì)粒花崗巖形成年齡為(141.3±1.0)Ma,與輝鉬礦成礦年齡(141.0±0.3)Ma在誤差范圍內(nèi)基本一致,也就是說(shuō)金坑礦區(qū)的礦床成因類(lèi)型為巖漿熱液型。地球化學(xué)特征表明細(xì)粒花崗巖具相對(duì)富集大離子親石元素(LILE)及相對(duì)虧損高場(chǎng)強(qiáng)元素(HFSE)的特征,與I型花崗巖比值相似。在Rb-(Y+Nb)構(gòu)造環(huán)境判別圖上(圖4),形成于早白堊世的金坑花崗質(zhì)巖體樣品均落入后碰撞花崗巖區(qū)域,早白堊世初期高分異的花崗巖株或巖脈,其一方面本身屬于巖漿演化晚期的產(chǎn)物,諸多成礦元素高度富集,能夠提供充足的礦物質(zhì);另外,巖漿侵入上供作用使得早期剪切作用形成的相對(duì)封閉壓扭性質(zhì)的斷層或者裂隙張開(kāi),造成層間滑脫,為成巖和成礦提供了必要的空間;再之,巖漿提供了巨量的熱源,成為某些先存“礦源層”(如地層等)中的成礦金屬元素被大量萃取的驅(qū)動(dòng)力。綜上所述,金坑礦床成因主要為巖漿熱液主導(dǎo),受層間滑動(dòng)構(gòu)造控制。

圖4 金坑礦區(qū)花崗巖類(lèi)構(gòu)造環(huán)境判別圖解Fig.4 Discriminant diagram of tectonic environment of granitoid in Jinkeng mining area

6 結(jié)論

細(xì)粒花崗巖LA-ICP-MS鋯石U-Pb測(cè)年成巖年齡為(141.0±0.3)Ma,輝鉬礦Re-Os同位素測(cè)年為(141.3±1.0)Ma,成巖作用形成于燕山晚期的晚侏羅—早白堊世初期,而成礦作用為早白堊世初期,成礦與細(xì)粒花崗巖關(guān)系最為密切,本區(qū)今后找礦工作部署應(yīng)圍繞該巖體進(jìn)行。

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